Пояснительная записка
Направленность программы – техническая.
Образовательная программа «Робототехника» адаптирована под конструктор с платформой LEGO MINDSTORMS Education EV3.
Программа направлена на использование конструктора LEGO EV3 и позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с LEGO EV3 обучающиеся приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с обучающимися, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи.
LEGO EV3 обеспечивает простоту при сборке начальных моделей, что позволяет обучающимся получить результат в пределах одного или пары занятий. И при этом возможности в изменении моделей и программ – очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять модель и программу, проявлять самостоятельность в изучении темы.
Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education EV3 обладает очень широкими возможностями, в частности, позволяет вести рабочую тетрадь и представлять свои проекты прямо в среде программного обеспечения LEGO EV3.
Актуальность. Одной из важных проблем в России являются её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес обучающихся к области робототехники и автоматизированных систем. В связи с этим возникает необходимость в:
Развитии личности обучающегося посредством формирования коммуникативной и социальной компетентности, творческого и алгоритмического мышления, самостоятельности и активности в учебной деятельности, формирования информационной культуры ученика.
Повышении эффективности учебно-воспитательного процесса через максимальное использование всех возможностей информационных технологий обучения для стимулирования мотиваций познания, инициативности познавательной деятельности обучающихся.
Цель программы: создание условий для развития интереса к техническому творчеству путём организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.
Задачи:
- развитие межпредметных связей и познавательного интереса к робототехнике и предметам естественнонаучного цикла – физике, технологии, информатике.
- формирование умений и навыков конструирования, приобретение первого опыта при решении конструкторских задач по механике, знакомство и освоение программирования в компьютерной среде MINDSTORMS EV3-G.
- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
- развитие творческой активности, самостоятельности в принятии оптимальных решений в различных ситуациях, развитие внимания, оперативной памяти, воображения, мышления (логического, комбинаторного, творческого), развивать творческую инициативу и самостоятельность.
Программа рассчитана на один год обучения, предусматривает 144 часа.
Режим занятий 2 раза в неделю по 2 академических часа с обязательным перерывом 10 минут.
В связи с тем, что группа данного модуля начинает систематическое участие в соревнованиях муниципального, регионального, всероссийского и международного уровня, помимо основных занятий программой предусмотрены 2 часа лабораторных работ именно этого модуля.
А также, общие лабораторные работы в объеме 4 академических часа, за рамками учебного плана. На которые могут быть приглашены учащиеся разных групп для подготовки к соревнованиям и разработки проектов.
Возраст обучающихся, участвующих в реализации данной образовательной программы: от 10 до 14 лет. Учащиеся выполняют задания по образцу, а также после изучения блока темы выполняют творческое репродуктивное задание. Для проведения занятий планируется свободный набор в группы в начале учебного года.
Состав группы – постоянный.
Количество детей в группе - 8 человек.
Программа дополнительного образования разработана в соответствии с нормативно-правовыми документами:
1. Федеральный закон от 29 декабря 2012 № 273 ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»;
2. «Концепция развития дополнительного образования детей», утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 04 сентября 2014 года № 1726-р;
3. Федеральная целевая программа «Развитие дополнительного образования детей в Российской Федерации до 2020 года» (Распоряжение Правительства РФ от 22.11.2012 г. № 2148-р).
4. Приказ Министерства просвещения РФ от 09.11.2018 №196 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;
5. Методические рекомендации по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (письмо Минобрнауки России от 18.11.2015 Н — 09-3242)
6. «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения и воспитания в организациях, осуществляющих образовательную деятельность по адаптированным основным общеобразовательным программам для обучающихся с ограниченными возможностями здоровья» (Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 10.07.2015 № 26 «Об утверждении СанПиН 2.4.2.3286-15).
Формы занятий и методы обучения
Программа предусматривает использование следующих форм работы:
- фронтальная - подача учебного материала всему коллективу;
- индивидуально - самостоятельная работа обучающихся с оказанием учителем помощи при возникновении затруднения, не уменьшая активности обучающихся и содействуя выработки навыков самостоятельной работы;
- групповая – когда учащимся предоставляется возможность самостоятельно построить свою деятельность на основе принципа взаимозаменяемости, ощутить помощь со стороны друг друга, учесть возможности каждого на конкретном этапе деятельности. Всё это способствует более быстрому и качественному выполнению задания. Особым приёмом при организации групповой формы работы является ориентирование обучающихся на создание так называемых минигрупп по желанию с учётом их возраста и опыта работы. Используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов.
Ожидаемые результаты, формируемы УУД и способы их проверки
Подведение итогов работы проходит в форме общественной презентации
(выставка, состязание, конкурс, конференция и т.д.).
Для реализации программы используются образовательные конструкторы фирмы Lego, конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3. Он представляет собой набор конструктивных деталей, позволяющих собрать многочисленные варианты механизмов, набор датчиков, двигатели и микрокомпьютер EV3, который управляет всей построенной конструкцией. C конструктором LEGO MINDSTORMS Education EV3 идет необходимое программное обеспечение.
В результате изучения программы, обучающиеся должны:
Уровень |
Должны знать |
Должны уметь |
Модуль 4 Lego Mindstorms EV3 (углубленно) |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ ИЗУЧАЕМОГО КУРСА
№ |
Название раздела, темы |
Количество часов |
||
Всего |
Теория |
Практика |
||
Организационное занятие. |
2 |
1 |
1 |
|
Повторение ранее изученного материала. Свободное конструирование. Проверка |
16 |
6 |
10 |
|
Lego Mindstorms EV3 |
114 |
24 |
100 |
|
Основные виды соревнований и элементы заданий. |
12 |
4 |
8 |
|
ИТОГО: |
144 |
35 |
119 |
Теория:
- Организационное занятие. (2ч.)
Организация занятий. Техника безопасности.
- Повторение ранее изученного материала. Свободное конструирование. Проверка. (16ч.)
Выполнение поставленных задач по темам ранее изученного материала. Работа с датчиками: касания, ультразвука, датчика света (в режиме яркости отраженного света).
Мини-соревнования «Кегельринг», «Шорт-трек», «Траектория-квест».
- Lego Mindstorms EV3 (114ч.)
Изучение работы датчика цвета (в режиме определения цвета). Принципы работы датчика, способы программирования. Практические задания по теме.
- Основные виды соревнований и элементы заданий. (12ч.)
Знакомство с регламентом Российских соревнований по робототехнике «Hello, Robot!», JuniorSkills, WRO. Знакомство с различными требованиями к разным возрастным категориям. Рассмотрение слабых и сильных сторон каждого вида соревнований.
Практика:
№ |
Название раздела, темы |
Техника безопасности при работе с конструктором Lego и компьютером. |
|
Конструирование «5 minute Bot». Программирование движения робота, управление моторами. Повороты по градусам. Датчик касания. Структура «Цикл». Движение по комнате. |
|
Ультразвуковой датчик. Port View. «Очередь». Путешествие по комнате. Port View. Датчик цвета (уровень освещенности). Кегельринг. |
|
Датчик цвета (уровень освещенности). Движение по линии на одном датчике (Релейный регулятор) Движение по линии на 2-х датчиках цвета. Релейный регулятор. Перекресток. Правила соревнования «Шорт-трек». |
|
Движение робота по черной линии на двух датчиках на П-регуляторе. Сравнение движения на П-регуляторе и на Релейном регуляторе. Движение робота по черной линии на одном датчике на П-регуляторе. |
|
Повороты на перекрестках. Правила соревнования «Квест-пазл». |
|
Соревнования. |
|
«Лабиринт». Движение робота в лабиринте, правило «правой руки». |
|
Изучение работы датчика цвета (в режиме определения цвета). Принципы работы датчика, способы программирования. |
|
Правила соревнования «Сортировщик». Пробные заезды. |
|
Манипуляторы. Конструирование. |
|
Захваты. Конструирование. |
|
Подготовка к региональным соревнованиям «Hello, Robot!!!» |
|
Правила, регламент Всероссийского фестиваля JuniorSkills. Понятие технологической книги. |
|
Соревнование по правилам JuniorSkills. |
|
Подготовка к региональным соревнованиям WRO. |
|
Повторение пройденного материала. Консультации. |
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ
Рабочее место педагога должно быть оснащено компьютером с установленной программой Lego Mindstorms EV3, доской, проектором.
Для повышения эффективности обучения рекомендуется организовать конструктивную деятельность с применением следующих методов:
- объяснительно-иллюстративный;
- эвристический;
- проблемный;
- программированный;
- репродуктивный;
- частично — поисковый;
- поисковый;
- метод проблемного изложения;
- метод проектов.
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
Помещение |
Из расчета 2м2 на 1 ребенка. |
Оборудование |
Парты, стулья; Шкафы, полки для хранения наборов лего; Магнитно-маркерная доска. |
Оборудование ЛЕГО (минимум) |
|
Аппаратура, техника |
Компьютер – универсальное устройство обработки информации; Проектор, подсоединяемый к компьютеру, видеомагнитофону, микроскопу и т. п.; технологический элемент новой грамотности – радикально повышает: уровень наглядности в работе учителя, возможность для учащихся представлять результаты своей работы всему классу, эффективность организационных и административных выступлений; Принтер – позволяет фиксировать на бумаге информацию, найденную и созданную учащимися или учителем. Для многих школьных применений необходим или желателен цветной принтер. Устройства для ручного ввода текстовой информации и манипулирования экранными объектами – клавиатура и мышь. |
Программные средства |
|
Методический и учебный материал |
Наглядные пособия, литература, учебный и раздаточный материал. |
Кадровое обеспечение |
Педагог по робототехнике.
|
ЛИТЕРАТУРА
- ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М., ИНТ, 1998 –150 стр.
- ЛЕГО-лаборатория (Control Lab).Эксперименты с моделью вентилятора: Учебно-методическое пособие, - М., ИНТ, 1998 - 46 с.
- Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGOControlLab). Учебно-методическое пособие. –СПб, 2001,- 59 с.
- LEGO Dacta: The educational division of Lego Group. 1998 – 39 pag.
- LEGO Technic 1 Activity Centre. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1990 – 143 pag.
- LEGO Technic 1 Activity Centre. Useful Information. – LEGO Group, 1990.-23 pag.
- LEGO DACTA. Early Control Activities. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1993 -43 pag.
- LEGO DACTA. Motorised Systems. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1993 - 55 pag.
- LEGO DACTA. Pneumatics Guide. – LEGO Group, 1997 -35 pag.
- LEGO TECHNIC PNEUMATIC. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1992 -23 pag.
- Наука. Энциклопедия. – М., «РОСМЭН», 2001 – 125 с.
- Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988 – 463 с.
- Витезслав Гоушка «Дайте мне точку опоры…», - «Альбатрос», Изд-во литературы для детей и юношества, Прага, 1971 – 191 с.
- Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-
- В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.
- «Информационные технологии и моделирование бизнес-процессов» Томашевский
- «Хронология робототехники» - http://www.myrobot.ru/articles/hist.php
- «Занимательная робототехника» - http://edurobots.ru
- «Программа робототехника» - http://www.russianrobotics.ru
- «First Tech Challenge» - http://www.usfirst.org/roboticsprograms/ftc
- РегламентыFIRST Tech Challenge (FTC)
- Официальный сайт Tetrix - http://www.tetrixrobotics.com
- Руководство преподавателя по ROBOTC® для LEGO® MINDSTORMS® Издание второе, исправленное и дополненное / © Carnegie Mellon Robotics Academy, 2009 2012 / ©Перевод: А. Федулеев, 2012
- Официальный сайт RobotC - http://robotc.ru
Основные порталы (построено редакторами)